(57)【要約】  受光素子（９）からの、所定速度で移動する浮遊粒子による散乱光の受光量に応じた電流信号は、フィルタ回路（３１）を介してパルス幅測定回路（３２）および電流−電圧変換回路（３４）に入力される。パルス幅測定回路で電流信号から測定されたパルス幅は、パルス幅−電圧変換回路（３３）で所定の関係に基づいて電圧値に変換され、電圧比較回路（３６）に入力される。電流−電圧変換回路では電流信号のピーク値が電圧値に変換され、増幅回路（３５）で所定の増幅率に増幅されて電圧比較回路に入力される。電圧比較回路では、パルス幅からの変換電圧値が境界値として用いられ、ピーク電圧値が境界値よりも小さい場合に、散乱光を生じた浮遊粒子が微生物と検出される。
2011016355.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気中を浮遊する粒子から生物由来の粒子を検出するための検出装置であって、
発光素子（６）と、
前記発光素子の照射方向に対して受光方向が所定角度である受光部（９）と、
前記受光部の受光量を検出信号として処理するための処理装置（３０、４０）と、
記憶装置（４２）とを備え、
前記処理装置は、前記受光部の受光量を表わす前記検出信号の入力を受け付けると、前記検出信号を任意の条件と比較することで前記空気中を浮遊する粒子が生物由来の粒子であるか否かを判定する処理を実行し、その判定結果を前記記憶装置に記憶させる、検出装置。
【請求項２】
前記処理装置は、前記判定する処理において、前記検出信号から得られる前記空気中を浮遊する粒子のサイズと前記空気中を浮遊する粒子による散乱光量とが、前記任意の条件を満たすか否かを判定することで前記空気中を浮遊する粒子が生物由来の粒子であるか否かを判定する、請求の範囲第１項に記載の検出装置。
【請求項３】
前記任意の条件は検出信号のパルス幅に対応した境界値であり、
前記処理装置は、前記判定する処理において、前記検出信号のピーク値を、前記検出信号のパルス幅に対応した境界値と比較し、前記比較の結果に基づいて前記空気中を浮遊する粒子が生物由来の粒子であるか否かを判定する、請求の範囲第１項に記載の検出装置。
【請求項４】
前記処理装置は、前記任意の条件としてパルス幅と境界値との対応関係を記憶して、前記検出信号のパルス幅を前記対応関係に基づいて境界値に変換するための変換装置（３３）を含む、請求の範囲第３項に記載の検出装置。
【請求項５】
前記対応関係の入力を受け付けるための入力装置（１１０、１５０）をさらに備える、請求の範囲第４項に記載の検出装置。
【請求項６】
前記処理装置は、前記記憶された対応関係を更新する処理をさらに実行する、請求の範囲第４項または第５項に記載の検出装置。
【請求項７】
前記処理装置は、
入力された前記検出信号からパルス幅を測定するためのパルス幅測定回路（３２）と、
前記パルス幅測定回路から出力されるパルス幅値を、予め規定されるパルス幅と電圧値との関係に基づいて電圧値に変換し、出力するためのパルス幅−電圧変換回路（３３）と、
入力された前記検出信号のピーク値を電圧値に変換するための電流−電圧変換回路（３４）と、
前記電流−電圧変換回路で変換された前記電圧値と、前記パルス幅−電圧変換回路で変換された電圧値とを比較して、その結果を出力するための電圧比較回路（３６）とを含む、請求の範囲第３項に記載の検出装置。
【請求項８】
前記処理装置は、前記発光素子の照射領域での前記空気中を浮遊する粒子の流速に関する情報の入力をさらに受け付ける、請求の範囲第１項に記載の検出装置。
【請求項９】
前記処理装置は、前記発光素子の照射領域での前記空気中を浮遊する粒子の流速を所定速度に制御する制御処理をさらに実行する、請求の範囲第１項に記載の検出装置。
【請求項１０】
前記処理装置は、前記判定する処理において生物由来の粒子と判定された粒子の数をカウントし、前記カウント値を前記記憶装置に記憶させる、請求の範囲第８項または第９項に記載の検出装置。
【請求項１１】
前記処理装置は、前記記憶された所定の検出時間内の前記カウント値と、前記空気中を浮遊する粒子の流速とに基づいて、前記生物由来の粒子の濃度、または生物由来以外の粒子の濃度を得る算出処理をさらに実行する、請求の範囲第１０項に記載の検出装置。
【請求項１２】
前記処理装置は、予め設定した出力値以下の信号を除去するためのフィルタ回路（３１）を含んで、前記フィルタ回路を介して前記検出信号の入力を受け付ける、請求の範囲第１項に記載の検出装置。
【請求項１３】
所定速度で、前記発光素子の照射領域であって、かつ前記受光部の受光領域である領域内に、前記粒子を含む空気を導入するための導入機構（５０）をさらに備え、
前記所定速度は、前記検出信号のパルス幅が前記空気中を浮遊する粒子のサイズを反映し得る速度である、請求の範囲第１項に記載の検出装置。
【請求項１４】
前記所定速度は、毎分０．０１リットルから毎分１０リットルの範囲内にある、請求の範囲第１３項に記載の検出装置。
【請求項１５】
他の装置と情報を送受信するための通信装置（１５０）をさらに備える、請求の範囲第１項に記載の検出装置。
【請求項１６】
前記受光部は、前記発光素子の照射方向に対する受光方向が０度である第１の受光素子（２１）と、前記発光素子の照射方向に対する受光方向が０度よりも大なる角度である第２の受光素子（９）とを含み、
前記処理装置は、前記判定する処理において、前記第２の受光素子からの検出信号を、前記第１の受光素子からの検出信号に対応する条件と比較する、請求の範囲第１項に記載の検出装置。
【請求項１７】
受光量に応じた、受光素子からの検出信号を処理することで、空気中の微生物を検出する方法であって、
発光素子からの照射光を所定速度で移動する空気中の粒子が散乱させたことによる散乱光を前記受光素子が受光し、その受光量に応じた検出信号を入力するステップ（Ｓ０１）と、
前記検出信号のピーク値を、前記検出信号のパルス幅に対応した境界値と比較するステップ（Ｓ０３〜Ｓ０９）と、
前記比較の結果に基づいて前記空気中の粒子が生物由来の粒子であるか否かを判定するステップ（Ｓ１１〜Ｓ１５）と、
生物由来の粒子と判定された粒子の数をカウントするステップ（Ｓ１３）と、
前記カウントを記憶装置に記憶させるステップ（Ｓ１７）とを含む、検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は検出装置および検出方法に関し、特に、空気中の生物由来の浮遊粒子としての微生物を検出するための装置および検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、空気中の微生物の検出においては、落下菌法、衝突法、スリット法、多孔板法、遠心衝突法、インピンジャ法、およびフィルタ法などの方法で空気中の微生物を採取した後、培養し、出現するコロニーを計数する。しかしながら、この方法では、培養に２日から３日が必要であり、リアルタイムでの検出は難しい。【０００３】
近年、特開２００３−３８１６３号公報（以下、特許文献１）および特表２００８−５０８５２７号公報（以下、特許文献２）のように、空気中の微生物に紫外光を照射して、微生物からの蛍光発光を検出して個数を計測する装置が提案されている。特許文献１を例に、図１３を用いて詳しく説明する。当該装置では、吸引ポンプ１１１により外部空気が装置内に導入される。ノズル１２０付近の導入された空気に、赤外半導体レーザ１１２により赤外光ビームが、コリメートレンズ１１５およびシリンドリカルレンズ１１６を透過して、シート状の光として照射される。赤外光ビームは、空気中の浮遊粒子により散乱され、赤外透過フィルタ１１３を介して受光素子１１４で検出される。他方、紫外線ＬＥＤ１１７から紫外光が、コリメートレンズ１１８およびシリンドリカルレンズ１１９を透過して、シート状の光としてノズル１２０付近の空気に照射される。浮遊粒子が生物由来のものであれば、浮遊粒子から蛍光が発光され、この蛍光だけを透過させるバンドパスフィルタ１２１を介して受光素子１２２で検出される。受光素子１１４および受光素子１２２からの信号は図１４に示す回路構成で処理される。両方の素子から信号が出てくる場合は、浮遊粒子は生物由来のものである。受光素子１１４からのみ信号が出てくる場合は、それ以外のものである。該装置では、これを利用して、生物由来の浮遊粒子、すなわち微生物の検出がリアルタイムで可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−３８１６３号公報
【特許文献２】特表２００８−５０８５２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、実際に空気中に浮遊する埃には、化学繊維のくずなどが多く含まれている。化学繊維は紫外光の照射により蛍光を発する。それ故、上述の特許文献１に開示された、浮遊粒子が生物由来のものか否かを判定する手段として紫外線の照射により蛍光を発光するか否かを用いる方法では、空気中に存在する生物由来の浮遊粒子に加えて、蛍光を発する埃も検出される。そのため、特許文献１の装置のような上の方法を採用している従来装置では、空気中に存在する生物由来の浮遊粒子だけを正確に評価できないという問題がある。【０００６】
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであって、空気中に存在する生物由来の浮遊粒子を精度よく検出することのできる検出装置および検出方法を提供することを目的の１つとしている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明のある局面に従うと、検出装置は空気中を浮遊する粒子から生物由来の粒子を検出するための検出装置であって、発光素子と、発光素子の照射方向に対して受光方向が所定角度である受光部と、受光部の受光量を検出信号として処理するための処理装置と、記憶装置とを備える。処理装置は、受光部の受光量を表わす検出信号の入力を受け付けると、検出信号を任意の条件と比較することで空気中を浮遊する粒子が生物由来の粒子であるか否かを判定する処理を実行し、その判定結果を記憶装置に記憶させる。【０００８】
好ましくは、処理装置は、判定する処理において、検出信号から得られる空気中を浮遊する粒子のサイズと空気中を浮遊する粒子による散乱光量とが、任意の条件を満たすか否かを判定することで空気中を浮遊する粒子が生物由来の粒子であるか否かを判定する。【０００９】
好ましくは、任意の条件は検出信号のパルス幅に対応した境界値であり、処理装置は、判定する処理において、検出信号のピーク値を、検出信号のパルス幅に対応した境界値と比較し、比較の結果に基づいて空気中を浮遊する粒子が生物由来の粒子であるか否かを判定する。【００１０】
より好ましくは、処理装置は、任意の条件としてパルス幅と境界値との対応関係を記憶して、検出信号のパルス幅を該対応関係に基づいて境界値に変換するための変換装置を含む。【００１１】
より好ましくは、検出装置は上記対応関係の入力を受け付けるための入力装置をさらに備える。【００１２】
より好ましくは、処理装置は、記憶された対応関係を更新する処理をさらに実行する。
好ましくは、処理装置は、入力された前記検出信号からパルス幅を測定するためのパルス幅測定回路と、パルス幅測定回路から出力されるパルス幅値を、予め規定されるパルス幅と電圧値との関係に基づいて電圧値に変換し、出力するためのパルス幅−電圧変換回路と、入力された検出信号のピーク値を電圧値に変換するための電流−電圧変換回路と、電流−電圧変換回路で変換された電圧値と、パルス幅−電圧変換回路で変換された電圧値とを比較して、その結果を出力するための電圧比較回路とを含む。【００１３】
好ましくは、処理装置は、発光素子の照射領域での空気中を浮遊する粒子の流速に関する情報の入力をさらに受け付ける。【００１４】
好ましくは、処理装置は、発光素子の照射領域での空気中を浮遊する粒子の流速を所定速度に制御する制御処理をさらに実行する。【００１５】
好ましくは、処理装置は、判定する処理において生物由来の粒子と判定された粒子の数をカウントし、カウント値を記憶装置に記憶させる。【００１６】
より好ましくは、処理装置は、記憶された所定の検出時間内のカウント値と、空気中を浮遊する粒子の流速とに基づいて、生物由来の粒子の濃度、または生物由来以外の粒子の濃度を得る算出処理をさらに実行する。【００１７】
好ましくは、処理装置は、予め設定した出力値以下の信号を除去するためのフィルタ回路を含んで、フィルタ回路を介して検出信号の入力を受け付ける。【００１８】
好ましくは、検出装置は、所定速度で、前記発光素子の照射領域であって、かつ前記受光部の受光領域である領域内に、粒子を含む空気を導入するための導入機構をさらに備え、該所定速度は、検出信号のパルス幅が空気中を浮遊する粒子のサイズを反映し得る速度である。【００１９】
より好ましくは、上記所定速度は、毎分０．０１リットルから毎分１０リットルの範囲内にある。【００２０】
好ましくは、検出装置は、他の装置と情報を送受信するための通信装置をさらに備える。【００２１】
好ましくは、受光部は、発光素子の照射方向に対する受光方向が０度である第１の受光素子と、前記発光素子の照射方向に対する受光方向が０度よりも大なる角度である第２の受光素子とを含み、処理装置は、判定する処理において、第２の受光素子からの検出信号を、第１の受光素子からの検出信号に対応する条件と比較する。【００２２】
本発明の他の局面に従うと、検出方法は、受光量に応じた、受光素子からの検出信号を処理することで、空気中の微生物を検出する方法であって、発光素子からの照射光を所定速度で移動する空気中の粒子が散乱させたことによる散乱光を受光素子が受光し、その受光量に応じた検出信号を入力するステップと、検出信号のピーク値を、検出信号のパルス幅に対応した境界値と比較するステップと、その比較の結果に基づいて空気中の粒子が生物由来の粒子であるか否かを判定するステップと、生物由来の粒子と判定された粒子の数をカウントするステップと、カウントを記憶装置に記憶させるステップとを含む。
【発明の効果】
【００２３】
この発明によると、リアルタイムに、精度よく、空気中の粒子から、微生物を埃から分離して検出できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】実施の形態にかかる、微生物を検出するための検出装置としての空気清浄機の外観の具体例を示す図である。
【図２】実施の形態にかかる空気清浄機の、検出装置部分の基本構成を示す図である。
【図３】サイズが同じ埃粒子と微生物粒子とについての、散乱角と散乱強度との相関のシミュレーションの結果を表わす図である。
【図４】検出装置部分の他の構成を示す図である。
【図５】図４の構成の、図４中の矢印方向の断面を示す図である。
【図６】検出装置としての機能構成の具体例を示すブロック図である。
【図７】検出信号の具体例を示す図である。
【図８】パルス幅と散乱強度との関係を表わす図である。
【図９Ａ】検出結果の表示例を示す図である。
【図９Ｂ】検出結果の表示方法を示す図である。
【図１０】検出装置での検出方法の具体例を示すフローチャートである。
【図１１Ａ】検出装置の、他のシステム構成例を示す図である。
【図１１Ｂ】検出装置の、他のシステム構成例を示す図である。
【図１２】実施例における、パルス幅と散乱強度に比例する電圧値との関係を表わす図である。
【図１３】従来の、微生物検出装置の概略を示す斜視図である。
【図１４】従来の、微生物検出装置の機能構成の概略を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下に、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品および構成要素には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。
【００２６】
実施の形態においては、図１に示される空気清浄機が微生物を検出するための装置（以下、検出装置と称する）１００として機能するものとする。
【００２７】
図１を参照して、検出装置１００としての空気清浄機は、操作指示を受け付けるためのスイッチ１１０と、検出結果などを表示するための表示パネル１３０とを含む。その他、図示されない、空気を導入するための吸引口、排気するための排気口、などを含む。さらに、検出装置１００は、記録媒体を装着するための通信部１５０を含む。通信部１５０は、ケーブル４００で外部装置としてのパーソナルコンピュータ（ＰＣ）３００など接続するためのものであってもよい。または、通信部１５０は、インターネットを介して他の装置と通信するための通信回線を接続するためのものであってもよい。または、通信部１５０は、赤外線通信やインターネット通信などで他の装置と通信するためのものであってもよい。
【００２８】
図２を参照して、空気清浄機の検出装置部分である検出装置１００は、吸引口からの空気を導入するための導入孔１０および図２には図示されない排出孔３８（図５参照）が設けられたケース５を有し、その内部に、センサ２０、信号処理部３０、および制御−表示部４０を含む。
【００２９】
検出装置１００には空気導入するための導入機構５０が設けられる。導入機構５０によって、吸引口からの空気が、所定の流速でケース５に導入される。導入機構５０としては、たとえば、ケース５外に設置されたファンやポンプ、およびその駆動機構などであってよい。またたとえば、ケース５内に組み込まれた熱ヒータやマイクロポンプ、マイクロファン、およびその駆動機構などであってもよい。また、導入機構５０は、空気清浄機の空気清浄装置部分の空気導入機構と共通とする構成であってもよい。好ましくは、導入機構５０に含まれる駆動機構は、制御−表示部４０によって制御され、導入する空気の流速が制御される。導入機構５０で空気を導入する際の流速は所定の流速には限定されないが、検出装置１００では以降に説明される方法で受光素子９からの電流信号から浮遊粒子のサイズを換算するため、それが可能となるように、流速が大きすぎない範囲に制御される必要がある。好ましくは、導入する空気の流速は０．０１L（リットル）/minから１０L/minである。
【００３０】
センサ２０は、光源である発光部６と、発光部６の照射方向に備えられ、発光部６からの光を平行光にする、または所定幅とするためのコリメートレンズ７と、受光素子９と、受光素子９の受光方向に備えられ、平行光により空気中に存在する浮遊微粒子からの生じる散乱光を受光素子９に集光するための集光レンズ８とを含む。
【００３１】
発光部６は、半導体レーザまたはＬＥＤ（Light  Emitting  Diode）素子を含む。波長は、紫外、可視、または近赤外のいずれの領域の波長でもよい。受光素子９は、従来用いられている、フォトダイオード、イメージセンサなどが用いられる。
【００３２】
コリメートレンズ７および集光レンズ８は、いずれも、プラスチック樹脂製またはガラス製でよい。コリメートレンズ７による平行光の幅は特定の幅に限定されないが、好ましくは、０．０５mmから５mm程度である。
【００３３】
発光部６からの照射光が紫外領域の波長の光である場合は、生物由来の浮遊粒子からの蛍光が受光素子９に入らないように、集光レンズ８または受光素子９の前に、蛍光をカットするような光学フィルタが設置される。
【００３４】
ケース５は、各辺が３mmから５００mmの長さの直方体である。本実施の形態ではケース５の形状を直方体としているが、直方体に限定されず、他の形状であってもよい。好ましくは、少なくとも内部に、黒色塗料の塗布または、黒色アルマイト処理等が施される。これにより、迷光の原因となる内部壁面での光の反射が抑えられる。ケース５の材質は特定の材質に限定されないが、好ましくは、プラスチック樹脂、アルミもしくはステンレスなどの金属、またはそれらの組み合わせが用いられる。ケース５に設けられる導入孔１０および排出孔３８は、直径が１mmから５０mmの円形である。導入孔１０および排出孔３８の形状は円形に限定されず、楕円形、四角形など他の形状であってもよい。
【００３５】
発光部６およびコリメートレンズ７と、受光素子９および集光レンズ８とは、それぞれ、コリメートレンズ７によって平行光とされた発光部６の照射方向と、集光レンズ８で集光されることで受光素子９において受光可能な方向とが、所定の角度αとなる角度を保って設置される。さらに、これらは、それぞれ、導入孔１０から排出孔３８へと移動する空気が、コリメートレンズ７によって平行光とされた発光部６からの照射領域と、集光レンズ８で集光されることで受光素子９において受光可能な領域との重なる領域である、図２の領域１１を通過するような角度を保って、設置される。図２では、角度αが約６０度となる位置関係であり、かつ、領域１１が導入孔１０の正面となるように、これらが設置されている例が示されている。角度αは６０度に限定されず、他の角度であってもよい。
【００３６】
受光素子９は信号処理部３０に接続されて、受光量に比例した電流信号を信号処理部３０に対して出力する。図２の構成により、発光部６から照射され、導入機構５０によって領域１１で導入孔１０から排出孔３８へと所定速度で移動する空気中に浮遊する粒子で散乱された光のうちの、発光部６の照射方向に対して角度α（＝６０度）方向の散乱光が、受光素子９において受光され、その受光量が検出される。
【００３７】
信号処理部３０は制御−表示部４０に接続されて、パルス状の電流信号を処理した結果を制御−表示部４０に対して出力する。制御−表示部４０は、信号処理部３０からの処理結果に基づいて、測定結果を表示パネル１３０に表示させるための処理を行なう。
【００３８】
ここで、検出装置１００における検出原理について説明する。
空気中の浮遊粒子からの散乱光の強度は、浮遊粒子のサイズと屈折率とに依存する。生物由来の浮遊粒子である微生物は、細胞内が水に近い液体で満たされていることから、屈折率が水に近い、透明な粒子と近似できる。検出装置１００は、空気中の、生物由来の浮遊粒子の屈折率を水に近い屈折率であると仮定したときの、同サイズの埃粒子との、光を照射したときの特定の散乱角での散乱強度の差を利用して、生物由来の浮遊粒子をそうでない浮遊粒子から分別し、検出する。
【００３９】
図３は、直径１μmの球形の粒子であって、屈折率が水と同程度の１．３のものと、水とは異なる１．６のものとについて、各散乱角における散乱強度をプロットしたシミュレーション結果を示している。図３において、太線は屈折率１．３の粒子での散乱強度のシミュレーション結果を表わし、点線は屈折率１．６の粒子での散乱強度のシミュレーション結果を表わしている。
【００４０】
図３を参照して、たとえば、散乱角６０度での散乱強度を比較すると、屈折率１．３の粒子、すなわち生物由来の粒子からの散乱強度Ｘ１と、屈折率１．６の粒子、すなわち埃の代表と仮定した粒子からの散乱強度Ｘ２との間に、判別可能な差が生じることがわかる。すなわち、予め、散乱強度Ｘ１と散乱強度Ｘ２と間の値を境界値として用いることで、直径が１μmの球形の粒子の散乱角６０度での散乱強度について、該境界値よりも小なる場合に生物由来の粒子、大なる場合に埃粒子、と判別することができる。
【００４１】
検出装置１００は、この原理を用いて、導入された空気中の浮遊粒子を生物由来の浮遊粒子とそれ以外とに判別する。そのため、検出装置１００には、予め、粒子サイズごとの、生物由来の浮遊粒子とそれ以外の浮遊粒子とを判別するための境界値が設定される。検出装置１００は、導入された空気中の浮遊粒子のサイズと散乱強度とを測定し、測定された散乱強度が、測定されたサイズに対して予め設定された境界値よりも小なる場合に生物由来の浮遊粒子、大なる場合に埃粒子と判別する。
【００４２】
検出装置１００は、次の原理を用いて導入された空気中の浮遊粒子のサイズを検出できる。すなわち、ある流速で運ばれる空気中の浮遊粒子の速度は、空気の流速が大きくない場合、浮遊粒子のサイズが大きくなれば、遅くなることが知られている。この原理によると、浮遊粒子のサイズが大きくなると速度が遅くなるために、浮遊粒子が照射光を横切る時間が長くなる。検出装置１００の受光素子９は、ある流速で運ばれる浮遊粒子が発光部６からの照射光を横切ることによって当該浮遊粒子が発生させた散乱光を受光する。そのため、受光素子９が出力する電流信号はパルス状になり、そのパルス幅は、当該浮遊粒子が照射光を横切る時間に関係する。したがって、出力される電流信号のパルス幅から浮遊粒子のサイズが換算される。この換算を可能とするため、制御−表示部４０は、導入機構５０で空気を導入する際の流速を、受光素子９からの電流信号のパルス幅は浮遊粒子のサイズを反映したものとなるような、大きすぎない速度となるように制御する。
【００４３】
上記以外の、粒子のサイズに対応した情報を得る方法としては、図４に示す構成が利用できる。図４の構成は、図２の構成に加えて、受光素子２１および集光レンズ２２と、２つのスリット２３，２４とを含む。２つのスリット２３，２４は、領域１１を挟み、発光部６からの照射方向に沿って設けられる。受光素子２１は発光部６に対向する位置に、間に集光レンズ２２を挟んで設けられ、発光部６からの照射光を受光する。
【００４４】
図５は、図４中の矢印方向の断面であって、発光部６からの照射方向に直交する位置から見た図である。図５の下側に導入孔１０、上側に排出孔３８が位置している。
【００４５】
図５を参照して、スリット２４には、３つの孔２５，２６，２７が、排出孔３８から導入孔１０に向かう方向にこの順に形成される。スリット２３には、２つの孔が、スリット２４の孔２５に対向する位置と、スリット２４の孔２７に対向する位置とに、形成される。発光部６からの照射光であるビーム３７は、スリット２４の孔２５，２６，２７を通過することで、それぞれ３つのビーム２８，２９，３９に分割される。ビーム２８とビーム２９とは、それぞれスリット２３の孔を通って、集光レンズ２２により受光素子２１に集光される。ビーム２８とビーム２９とは、粒子のサイズに対応した情報を得るために用いられる。受光素子２１での検出から、ビーム２８とビーム２９との間を粒子が通過する時間を計測することで、粒子のサイズに対応した情報が得られる。スリット２３はビーム３９を遮光する。これにより、ビーム２８とビーム２９との間のビーム３９が受光素子２１に入らない。ビーム３９は、散乱光を測定するために用いられる。
【００４６】
次に、図４、図５の構成で粒子のサイズに対応した情報を得る方法を説明する。外部空気は、導入孔１０からケース５内に導入され、排出孔３８から排出される。たとえば、図５において、浮遊粒子ｐがケース５内に導入されると、粒子ｐは、図５中の矢印の方向に移動する。この移動に伴い、粒子ｐは、ビーム２９を通過する。このとき、受光素子２１に入る光量は、粒子ｐの通過により低下する。これにより、パルス状の信号であるパルス信号Ｐ１が、受光素子２１の受光量から検出される。次に、粒子ｐがビーム３９を通過する。このときに、散乱光が生じる。この散乱光は、受光素子９で受光され、スリット２３で遮光されることで受光素子２１では受光されない。次に、粒子ｐがビーム２８を通過する。このとき、受光素子２１に入る光量は、粒子ｐの通過により低下する。これにより、パルス状の信号であるパルス信号Ｐ２が、受光素子２１の受光量から検出される。パルス信号Ｐ１とパルス信号Ｐ２との出現時間差である、粒子ｐの通過時間Ｔは、上述のように粒子のサイズに依存する。そこで、通過時間Ｔを図２の構成で得られるパルス幅の代わりに用いることができる。
【００４７】
図４，図５の構成の方が図２の構成よりも複雑であるため、図２で説明したパルス幅を用いる方法の方が、図４，図５で説明した通過時間Ｔを用いる方法よりも簡便ではある。しかしながら、同じ粒子のサイズであっても、粒子がビーム中央を通過する場合と、ビームの端を通過する場合とで、パルス幅に若干の違いが生じるという懸念がある。それに対し、図４，図５で説明した通過時間Ｔを用いる方法は、ビーム２９とビーム２８とで、粒子が通過する距離を決めているため、粒子のサイズに対応した通過時間Ｔに誤差が生じにくく、粒子のサイズを正確に反映できるという利点がある。
【００４８】
図２の構成を利用して空気中の微生物を検出するための検出装置１００の機能構成を、図６を用いて説明する。図６では、信号処理部３０の機能が主に電気回路であるハードウェア構成で実現される例が示されている。しかしながら、これら機能のうちの少なくとも一部は、信号処理部３０が図示しないＣＰＵ（Central  Processing  Unit）を備え、該ＣＰＵが所定のプログラムを実行することによって実現される、ソフトウェア構成であってもよい。また、制御−表示部４０の構成がソフトウェア構成である例が示されている。しかしながら、これら機能のうちの少なくとも一部は、電気回路などのハードウェア構成で実現されてもよい。
【００４９】
図６を参照して、信号処理部３０は、受光素子９に接続されるパルス幅測定回路３２と、パルス幅測定回路３２に接続されるパルス幅−電圧変換回路３３と、受光素子９に接続される電流−電圧変換回路３４と、電流−電圧変換回路３４に接続される増幅回路３５と、パルス幅−電圧変換回路３３および増幅回路３５に接続される電圧比較回路３６とを含む。好ましくは、図６に示されるように、受光素子９とパルス幅測定回路３２および電流−電圧変換回路３４との間に、予め設定した電流値以下の信号を除去するためのフィルタ回路３１が設けられる。フィルタ回路３１が設けられることにより、受光素子９の検出信号中の、迷光によるノイズ成分を低減できる。
【００５０】
制御−表示部４０は、制御部４１および記憶部４２を含む。さらに、制御−表示部４０は、スイッチ１１０の操作に伴ったスイッチ１１０からの入力信号を受け付けることで情報の入力を受け付けるための入力部４３と、表示パネル１３０に測定結果等を表示させる処理を実行するための表示部４４と、通信部１５０に接続された外部装置とのデータ等のやり取りに必要な処理を行なうための外部接続部４５とを含む。
【００５１】
ケース５に導入された浮遊粒子に発光部６から照射されることで、図２の領域１１にある当該浮遊粒子からの散乱光が、受光素子９に集光される。受光素子９から、受光量に応じた、図７に示される、パルス状の電流信号が信号処理部３０に対して出力される。電流信号は、信号処理部３０のパルス幅測定回路３２および電流−電圧変換回路３４に入力される。受光素子９からの電流信号のうちの、予め設定された電流値以下の信号は、フィルタ回路３１を介することでカットされる。
【００５２】
電流−電圧変換回路３４は、受光素子９から入力された電流信号より散乱強度を表わすピーク電流値Ｈを検出し、電圧値Ｅｈに変換する。電圧値Ｅｈは増幅回路３５で予め設定した増幅率に増幅され、電圧比較回路３６に対して出力される。
【００５３】
パルス幅測定回路３２は、受光素子９から入力された電流信号のパルス幅Ｗを測定する。パルス幅測定回路３２でのパルス幅またはそれに関連した値の測定方法は特定の方法に限定されず、従来よく知られた信号処理方法でよい。一例として、パルス幅測定回路３２に図示しない微分回路が組み込まれている場合の測定方法について説明する。すなわち、パルス状の電流信号が入力されることで、微分回路では、最初のパルス信号に応じて決められた一定電圧が生じ、次のパルス信号に応じて、電圧が０に戻る。パルス幅測定回路３２は、微分回路に生じた電圧信号の立ち上がりから立ち下がりまでの時間を測定して、それをパルス幅とすることができる。すなわち、パルス幅Ｗは、たとえば、図７において点線で表わされている、微分回路を通して得られる微分曲線のピーク間の幅でもよい。他の例としては、パルス波形のピーク電圧値の半分の値の間隔、すなわち半値幅でもよいし、パルス波形の立ち上がりから立下りの間隔でもよい。このような方法により、または他の方法により測定されたパルス幅Ｗを示す信号は、パルス幅−電圧変換回路３３に対して出力される。
【００５４】
パルス幅−電圧変換回路３３には、予め、各パルス幅Ｗに対して、生物由来の浮遊粒子であるか否かの判別を行なうための散乱強度の境界値として用いる電圧値Ｅｗが設定されている。パルス幅−電圧変換回路３３は、該設定に従って、入力されるパルス幅Ｗを電圧値Ｅｗに変換する。パルス幅Ｗと電圧値Ｅｗとの対応は、関数や係数として設定されてもよいし、テーブルで設定されてもよい。以下に説明するように、所定のパルス幅に対する電圧値Ｅｗは、実験的に決められる。たとえば、センサ単独で用いる場合は、所定の流量に設定するため、その流量に対するパルス幅と電圧値Ｅｗとの関係を用いればよい。しかしながら、空気導入機構として空気清浄機のファンを利用する場合、空気の清浄度に応じてファンのパワー、すなわち流量が変動する。流速が異なると、同じ粒子径でも、信号のパルス幅が異なる。そのため、予め所定の流速に対するパルス幅と電圧値Ｅｗとの関係を決めておき、各流速でのパルス幅と電圧値Ｅｗとの関係のテーブルとして記憶させてよい。この場合、空気清浄機の流速の情報を取得して、それに連動して、適切なパルス幅と電圧値Ｅｗとの関係が選択される。電圧値Ｅｗは電圧比較回路３６に対して出力される。
【００５５】
パルス幅Ｗに対応する境界値である電圧値Ｅｗは、予め実験的に決められる。たとえば、１ｍ3の大きさの容器内に、大腸菌やバチルス菌やカビ菌などの微生物の一種を、ネブライザを利用して噴霧し、検出装置１００を用いて、受光素子９からの電流信号よりパルス幅および散乱強度（ピーク電圧値）を測定する。同様に、サイズが揃ったポリスチレン粒子などを埃の代替とし、検出装置１００を用いて、パルス幅および散乱強度（ピーク電圧値）を測定する。図８は、このようにして、検出装置１００を用いて、微生物およびポリスチレン粒子のそれぞれから得られた、パルス幅に対する散乱強度（ピーク電圧値）をプロットしたときの模式図である。図８中の領域５１には、主に、ポリスチレン粒子から得られたパルス幅に対する散乱強度がプロットされ、領域５２には、主に、微生物から得られたパルス幅に対する散乱強度がプロットされる。実際には、これらのプロットの一部は両領域にまたがり、ある程度混ざり合う。その原因としては、空気のケース５内への導入流速のばらつき、浮遊粒子の照射光を横切るルートのばらつき、および照射光の強度分布、などが挙げられる。実験から領域５１および領域５２が得られることで、これらの境界が、たとえば直線５３のように決定される。パルス幅−電圧変換回路３３には一例としてこの直線５３を表わす関数または係数が設定される。
【００５６】
直線５３で表わされるパルス幅Ｗと電圧値Ｅｗとの対応関係は、スイッチ１１０などの操作によって入力され、後述する制御−表示部４０の入力部４３が受け付けることで、制御−表示部４０によって、電圧比較回路３６に設定されてもよい。または、パルス幅Ｗと電圧値Ｅｗとの対応関係を記録した記録媒体が通信部１５０に装着され、後述する制御−表示部４０の外部接続部４５が読み込むことで、制御−表示部４０によって設定されてもよい。または、ＰＣ３００によって入力および送信され、通信部１５０に接続されたケーブル４００を介して外部接続部４５が受け付けることで、制御−表示部４０によって設定されてもよい。または、通信部１５０が赤外線通信やインターネット通信を行なう場合には、外部接続部４５が通信部１５０でのそれらの通信によって他の装置から受け付けることで、制御−表示部４０によって設定されてもよい。また、いったん電圧比較回路３６に設定されたパルス幅Ｗと電圧値Ｅｗとの対応関係が、制御−表示部４０により更新されてもよい。
【００５７】
電圧比較回路３６は、電流−電圧変換回路３４から増幅回路３５を介して入力された散乱強度を表わす電圧値Ｅｈと、パルス幅−電圧変換回路３３から入力されたパルス幅Ｗに対応した境界値としての電圧値Ｅｗとを比較する。電圧比較回路３６は、この比較に基づいて、受光素子９が受光した散乱光を生じた浮遊粒子が、生物由来のものか否か、つまり微生物であるか否かを判定する。
【００５８】
電圧比較回路３６での判定方法の具体例を、図８を用いて説明する。たとえば、ある浮遊粒子Ｐ１について、パルス幅ｒ１、散乱光強度、すなわちピーク電圧値Ｙ１が検出された場合、パルス幅−電圧変換回路３３は、設定されている直線５３で表わされる対応関係に基づき、パルス幅ｒ１を電圧値Ｙ３に変換する。電圧比較回路３６には、ピーク電圧値Ｙ１と電圧値Ｙ３とが入力され、これらが比較される。ピーク電圧値Ｙ１は境界値である電圧値Ｙ３より小さいので、粒子Ｐ１は生物由来のもの、すなわち微生物と判定される。
【００５９】
またたとえば、ある浮遊粒子Ｐ２について、パルス幅ｒ２、散乱光強度、すなわちピーク電圧値Ｙ４が検出された場合、パルス幅−電圧変換回路３３は、設定されている直線５３で表わされる対応関係に基づき、パルス幅ｒ２を電圧値Ｙ２に変換する。電圧比較回路３６には、ピーク電圧値Ｙ４と電圧値Ｙ２とが入力され、これらが比較される。ピーク電圧値Ｙ４は境界値である電圧値Ｙ２より大きいので、粒子Ｐ２は生物由来のものではないと判定される。
【００６０】
電圧比較回路３６での判定は、発光部６からの照射光を浮遊粒子が横切るたびにその粒子からの散乱光に基づいて行なわれ、判定結果を示す信号が、制御−表示部４０に対して出力される。制御−表示部４０の制御部４１は電圧比較回路３６からの判定結果の入力を受け付けて、順次、記憶部４２に記憶させる。
【００６１】
制御部４１は算出部４１１を含む。算出部４１１は、記憶部４２に記憶された所定の検出時間分の判定結果について、測定対象の浮遊粒子が微生物であるとの判定結果を示す信号の入力回数、および／またはそれ以外の判定結果を示す信号の入力回数を集計する。
【００６２】
算出部４１１は、導入機構５０から、導入される空気の流速を読出し、上記検出時間に乗じることで、上記検出時間にケース５に導入された空気量Ｖｓを得る。算出部４１１は、測定結果として、上述の集計結果である微生物の個数Ｎｓまたは埃粒子の個数Ｎｄを空気量Ｖｓで除して、微生物の濃度Ｎｓ／Ｖｓまたは埃粒子の濃度Ｎｄ／Ｖｓを得る。
【００６３】
表示部４４は、測定結果である、当該検出時間内にカウントされた微生物の個数Ｎｓ、埃粒子の個数Ｎｄや、算出された微生物の濃度Ｎｓ／Ｖｓ、埃粒子の濃度Ｎｄ／Ｖｓを、表示パネル１３０に表示させるための処理を行なう。表示パネル１３０での表示の一例として、たとえば、図９Ａに表わされるセンサ表示が挙げられる。詳しくは、表示パネル１３０には、濃度ごとのランプが備えられ、図９Ｂに示されるように、表示部４４は、算出された濃度や個数に対応したランプを点灯するランプとして特定し、該ランプを点灯する。他の例として、測定された個数または算出された濃度ごとに、ランプを異なる色に点灯させてもよい。また、表示パネル１３０はランプ表示に限定されず、数字を表示したり、濃度や個数に対応して予め用意されているメッセージを表示したりしてもよい。また、測定結果は、外部接続部４５によって、通信部１５０に装着された記録媒体に書き込まれてもよいし、通信部１５０に接続されたケーブル４００を介してＰＣ３００に送信されてもよい。
【００６４】
入力部４３はスイッチ１１０からの操作信号に従って、表示パネル１３０での表示方法の選択を受け付けてもよい。または、測定結果を、表示パネル１３０に表示するか、外部装置に出力するか、の選択を受け付けてもよい。その内容を示す信号は、制御部４１に対して出力され、制御部４１から表示部４４および／または外部接続部４５に対して必要な制御信号が出力される。
【００６５】
検出装置１００での検出方法の具体例を、図１０を用いて説明する。図１０の検出方法は、検出装置１００に含まれている図示しないＣＰＵなどの演算装置からの制御信号が信号処理部３０および制御−表示部４０に入力され、該制御信号に従って図６に示された各回路および各機能が発揮されることにより実現される。
【００６６】
図１０を参照して、移動する空気によって運ばれた浮遊粒子が発光部６からの照射光を横切ることによって、当該浮遊粒子が発生させた散乱光による電流信号が、ステップ（以下、Ｓと略する）０１で、受光素子９からフィルタ回路３１を介して信号処理部３０に入力されると、Ｓ０３でパルス幅測定回路３２において、パルス状の当該電流信号のパルス幅Ｗが検出される。Ｓ０５でパルス幅−電圧変換回路３３において、予め設定されている対応関係に基づいて、Ｓ０３で検出されたパルス幅Ｗが境界値である電圧値Ｅｗに変換される。
【００６７】
一方、Ｓ０７で電流−電圧変換回路３４において、Ｓ０１で受光素子９から入力されたパルス状の電流信号より、散乱強度を表わすピーク電流値Ｈが検出され、ピーク電圧値Ｅｈに変換される。なお、Ｓ０３〜Ｓ０７の処理順は、この順には限定されない。
【００６８】
Ｓ０７で得られた電圧値Ｅｈは増幅回路３５で予め設定した増幅率に増幅され、Ｓ０９で、電圧比較回路３６において、Ｓ０５で得られた電圧値Ｅｗと比較される。その結果、ピーク電圧値が境界値よりも小さい場合には（Ｓ１１でＹＥＳ）、電圧比較回路３６において、当該電流信号として検出された散乱光を発生された浮遊粒子が、生物由来のものであると判断され、その結果を示す信号が制御−表示部４０に対して出力される。一方、ピーク電圧値が境界値よりも大きい場合には（Ｓ１１でＮＯ）、電圧比較回路３６において、当該浮遊粒子が生物由来のものではないと判断され、その結果を示す信号が制御−表示部４０に対して出力される。
【００６９】
Ｓ１３またはＳ１５で電圧比較回路３６から出力された検出結果は、Ｓ１７で制御−表示部４０の記憶部４２に記憶される。そして、Ｓ１９で算出部４１１において、記憶部４２に記憶された所定の検出時間分の判定結果について、生物由来のものであるとの判定結果の入力回数、および／または生物由来のものではないとの判定結果の入力回数が集計され、前者が微生物の個数Ｎｓ、後者が埃粒子の個数Ｎｄとの検出値とされる。さらに、算出部４１１では、上記検出時間に空気の流速を乗じることで上記検出時間にケース５に導入された空気量Ｖｓが得られる。そのため、集計で得られた微生物の個数Ｎｓまたは埃粒子の個数Ｎｄを空気量Ｖｓで除することで、検出値として、微生物の濃度Ｎｓ／Ｖｓまたは埃粒子の濃度Ｎｄ／Ｖｓが得られる。
【００７０】
検出装置１００は、上述のように微生物と埃との判定を行なうことで、リアルタイムに、かつ精度よく、空気中の浮遊粒子から微生物を埃から分離して検出できる。検出装置１００は、図１に表わされたように空気清浄機として用いることで、空気清浄機の設置された環境中の微生物および埃の量の管理や制御を可能とし、健康で安心な生活を提供することができる。さらに、上のように、検出装置１００では測定結果をリアルタイムに表示することができるため、測定者は測定結果をリアルタイムに把握することができる。その結果、当該環境中の微生物および埃の量の管理や制御を効果的にすることができる。
【００７１】
なお、他の例として、検出装置１００は、図１１Ａに表わされるように、空気清浄機２００に組み込んで用いることもできる。空気清浄機の他、エアコンなどに組み込んで用いることもできる。または、図１１Ｂに表わされるように、検出装置１００単体で用いることもできる。
【実施例】
【００７２】
以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説明するが、実施例により本発明が限定されるものではない。【００７３】
実施例で用いた検出装置１００の仕様は、ケース５は外寸１００mm×５０mm×５０mmのアルミ製直方体、発光部６の光源は波長６８０nmの半導体レーザ、受光素子９はピンフォトダイオード、発光部６の照射方向と受光素子９において受光可能な方向とのなす角度αは６０度、導入孔１０および排出孔は直径３mmであり、風量は０．１Ｌ（リットル）/min（線速、約２０mm/sec）であり、信号処理部３０は図６の回路を含んでいる。【００７４】
始めに、ネブライザを用いて、１ｍ3の容器内に大腸菌を約１０，０００個／ｍ3の濃度になるように噴霧し、検出装置１００を用いて、受光素子９からの電流信号よりパルス幅およびピーク電圧値を測定した。図１２の白抜き丸印に、大腸菌から測定された、パルス幅に対する散乱強度（ピーク電圧値）のプロットが示されている。図１２のパルス幅はカウント数であり、単位は１カウント当たり０．５ミリ秒（msec）であり、ピーク電圧値の単位はミリボルト（mV）である。【００７５】
次に、埃として、直径１μm、１．５μm、３μmのポリスチレン粒子を各々同様の濃度に噴霧し、検出装置１００を用いて、受光素子９からの電流信号よりパルス幅およびピーク電圧値を測定した。図１２の黒丸印に、直径１μm、１．５μm、３μmのポリスチレン粒子から測定された、パルス幅に対する散乱強度（ピーク電圧値）のプロットが示されている。【００７６】
図１２に表わされた測定結果より、図８と同様、直線５４を境界として、直線５４よりも下側に主に大腸菌のプロットが分布し、上側に主にポリスチレン、すなわち埃のプロットが分布していることが確認された。これにより、検出装置１００で採用されている検出原理が有効であることがわかった。【００７７】
図１２の測定結果を用い、本実施例では、検出装置１００のパルス幅−電圧変換回路３３に、図１２の直線５４の関係であるパルス幅と電圧値との対応を設定し、次の測定を行なった。ネブライザを用いて、１ｍ3の容器内にバチルス菌を約１０，０００個／ｍ3の濃度になるように噴霧した。検出装置１００を用いて、バチルス菌の検出を行なったところ、約７０％以上の正解率で判別できた。このことから、検出装置１００で微生物検出が可能であることがわかった。
【符号の説明】
【００７８】
５  ケース、６  発光部、７  コリメートレンズ、８，２２  集光レンズ、９，２１  受光素子、１０  導入孔、１１  領域、２０  センサ、２３，２４  スリット、２５，２６，２７  孔、２８，２９，３７，３９  ビーム、３０  信号処理部、３１  フィルタ回路、３２  パルス幅測定回路、３３  パルス幅−電圧変換回路、３４  電流−電圧変換回路、３５  増幅回路、３６  電圧比較回路、３８  排出孔、４０  制御−表示部、４１  制御部、４２  記憶部、４３  入力部、４４  表示部、４５  外部接続部、５０  導入機構、５１，５２  領域、５３，５４  直線、１００  検出装置、１１０  スイッチ、１３０  表示パネル、１５０  通信部、３００  ＰＣ、４００  ケーブル、ｐ  粒子。
【図１】
2011016355.tif 000003
【図２】
2011016355.tif 000004
【図３】
2011016355.tif 000005
【図４】
2011016355.tif 000006
【図５】
2011016355.tif 000007
【図６】
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【図７】
2011016355.tif 000009
【図８】
2011016355.tif 000010
【図９Ａ】
2011016355.tif 000011
【図９Ｂ】
2011016355.tif 000012
【図１０】
2011016355.tif 000013
【図１１Ａ】
2011016355.tif 000014
【図１１Ｂ】
2011016355.tif 000015
【図１２】
2011016355.tif 000016
【図１３】
2011016355.tif 000017
【図１４】
2011016355.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】平成23年3月3日(2011.3.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気中を浮遊する粒子から生物由来の粒子を検出するための検出装置であって、
発光素子（６）と、
前記発光素子の照射方向に対して受光方向が所定角度である受光部（９）と、
前記受光部の受光量を検出信号として処理するための処理装置（３０、４０）と、
記憶装置（４２）とを備え、
前記処理装置は、前記受光部の受光量を表わす前記検出信号の入力を受け付けると、前記検出信号を検出信号のパルス幅との対応関係に基づいて設定される境界値と比較することで前記空気中を浮遊する粒子が生物由来の粒子であるか否かを判定する処理を実行し、その判定結果を前記記憶装置に記憶させる、検出装置。
【請求項２】
前記受光部は、前記発光素子からの照射光のうち、前記空気中を浮遊する粒子によって散乱された光を受光し、
前記受光部に向かう蛍光波長の光をカットするためのフィルタをさらに備える、請求の範囲第１項に記載の検出装置。
【請求項３】
前記処理装置は、前記判定する処理において、前記検出信号のピーク値を前記境界値と比較し、前記比較の結果に基づいて前記空気中を浮遊する粒子が生物由来の粒子であるか否かを判定する、請求の範囲第１項に記載の検出装置。
【請求項４】
前記処理装置は、前記パルス幅と境界値との対応関係を記憶して、前記検出信号のパルス幅を前記対応関係に基づいて境界値に変換するための変換装置（３３）を含む、請求の範囲第３項に記載の検出装置。
【請求項５】
前記対応関係の入力を受け付けるための入力装置（１１０、１５０）をさらに備える、請求の範囲第４項に記載の検出装置。
【請求項６】
前記処理装置は、前記記憶された対応関係を更新する処理をさらに実行する、請求の範囲第４項または第５項に記載の検出装置。
【請求項７】
前記処理装置は、
入力された前記検出信号からパルス幅を測定するためのパルス幅測定回路（３２）と、
前記パルス幅測定回路から出力されるパルス幅値を、予め規定されるパルス幅と電圧値との関係に基づいて電圧値に変換し、出力するためのパルス幅−電圧変換回路（３３）と、
入力された前記検出信号のピーク値を電圧値に変換するための電流−電圧変換回路（３４）と、
前記電流−電圧変換回路で変換された前記電圧値と、前記パルス幅−電圧変換回路で変換された電圧値とを比較して、その結果を出力するための電圧比較回路（３６）とを含む、請求の範囲第３項に記載の検出装置。
【請求項８】
前記処理装置は、前記発光素子の照射領域での前記空気中を浮遊する粒子の流速に関する情報の入力をさらに受け付ける、請求の範囲第１項に記載の検出装置。
【請求項９】
前記処理装置は、前記発光素子の照射領域での前記空気中を浮遊する粒子の流速を所定速度に制御する制御処理をさらに実行する、請求の範囲第１項に記載の検出装置。
【請求項１０】
前記処理装置は、前記判定する処理において生物由来の粒子と判定された粒子の数をカウントし、前記カウント値を前記記憶装置に記憶させる、請求の範囲第８項または第９項に記載の検出装置。
【請求項１１】
前記処理装置は、前記記憶された所定の検出時間内の前記カウント値と、前記空気中を浮遊する粒子の流速とに基づいて、前記生物由来の粒子の濃度、または生物由来以外の粒子の濃度を得る算出処理をさらに実行する、請求の範囲第１０項に記載の検出装置。
【請求項１２】
前記処理装置は、予め設定した出力値以下の信号を除去するためのフィルタ回路（３１）を含んで、前記フィルタ回路を介して前記検出信号の入力を受け付ける、請求の範囲第１項に記載の検出装置。
【請求項１３】
所定速度で、前記発光素子の照射領域であって、かつ前記受光部の受光領域である領域内に、前記粒子を含む空気を導入するための導入機構（５０）をさらに備え、
前記所定速度は、前記検出信号のパルス幅が前記空気中を浮遊する粒子のサイズを反映し得る速度である、請求の範囲第１項に記載の検出装置。
【請求項１４】
前記所定速度は、毎分０．０１リットルから毎分１０リットルの範囲内にある、請求の範囲第１３項に記載の検出装置。
【請求項１５】
他の装置と情報を送受信するための通信装置（１５０）をさらに備える、請求の範囲第１項に記載の検出装置。
【請求項１６】
前記受光部は、前記発光素子の照射方向に対する受光方向が０度である第１の受光素子（２１）と、前記発光素子の照射方向に対する受光方向が０度よりも大なる角度である第２の受光素子（９）とを含み、
前記処理装置は、前記判定する処理において、前記第２の受光素子からの検出信号を、前記第１の受光素子からの検出信号に対応する条件と比較する、請求の範囲第１項に記載の検出装置。
【請求項１７】
受光量に応じた、受光素子からの検出信号を処理することで、空気中の微生物を検出する方法であって、
発光素子からの照射光を所定速度で移動する空気中の粒子が散乱させたことによる散乱光を前記受光素子が受光し、その受光量に応じた検出信号を入力するステップ（Ｓ０１）と、
前記検出信号のピーク値を、前記検出信号のパルス幅との対応関係に基づいて設定される境界値と比較するステップ（Ｓ０３〜Ｓ０９）と、
前記比較の結果に基づいて前記空気中の粒子が生物由来の粒子であるか否かを判定するステップ（Ｓ１１〜Ｓ１５）と、
生物由来の粒子と判定された粒子の数をカウントするステップ（Ｓ１３）と、
前記カウントを記憶装置に記憶させるステップ（Ｓ１７）とを含む、検出方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
からのみ信号が出てくる場合は、それ以外のものである。該装置では、これを利用して、生物由来の浮遊粒子、すなわち微生物の検出がリアルタイムで可能になる。
先行技術文献
［０００４］
特許文献
特許文献１：特開２００３−３８１６３号公報
特許文献２：特表２００８−５０８５２７号公報
発明の概要
発明が解決しようとする課題
［０００５］
ところで、実際に空気中に浮遊する埃には、化学繊維のくずなどが多く含まれている。化学繊維は紫外光の照射により蛍光を発する。それ故、上述の特許文献１に開示された、浮遊粒子が生物由来のものか否かを判定する手段として紫外線の照射により蛍光を発光するか否かを用いる方法では、空気中に存在する生物由来の浮遊粒子に加えて、蛍光を発する埃も検出される。そのため、特許文献１の装置のような上の方法を採用している従来装置では、空気中に存在する生物由来の浮遊粒子だけを正確に評価できないという問題がある。
［０００６］
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであって、空気中に存在する生物由来の浮遊粒子を精度よく検出することのできる検出装置および検出方法を提供することを目的の１つとしている。
課題を解決するための手段
［０００７］
上記目的を達成するために、本発明のある局面に従うと、検出装置は空気中を浮遊する粒子から生物由来の粒子を検出するための検出装置であって、発光素子と、発光素子の照射方向に対して受光方向が所定角度である受光部と、受光部の受光量を検出信号として処理するための処理装置と、記憶装置とを備える。処理装置は、受光部の受光量を表わす検出信号の入力を受け付けると、検出信号を検出信号のパルス幅との対応関係に基づいて設定される境界値と比較することで空気中を浮遊する粒子が生
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
物由来の粒子であるか否かを判定する処理を実行し、その判定結果を記憶装置に記憶させる。
［０００８］
好ましくは、受光部は、発光素子からの照射光のうち、空気中を浮遊する粒子によって散乱された光を受光し、検出装置は、受光部に向かう蛍光波長の光をカットするためのフィルタをさらに備える。
［０００９］
好ましくは、処理装置は、判定する処理において、検出信号のピーク値を、検出信号のパルス幅に対応した境界値と比較し、比較の結果に基づいて空気中を浮遊する粒子が生物由来の粒子であるか否かを判定する。
［００１０］
より好ましくは、処理装置は、パルス幅と境界値との対応関係を記憶して、検出信号のパルス幅を該対応関係に基づいて境界値に変換するための変換装置を含む。
［００１１］
より好ましくは、検出装置は上記対応関係の入力を受け付けるための入力装置をさらに備える。
［００１２］
より好ましくは、処理装置は、記憶された対応関係を更新する処理をさらに実行する。
好ましくは、処理装置は、入力された前記検出信号からパルス幅を測定するためのパルス幅測定回路と、パルス幅測定回路から出力されるパルス幅値を、予め規定されるパルス幅と電圧値との関係に基づいて電圧値に変換し、出力するためのパルス幅−電圧変換回路と、入力された検出信号のピーク値を電圧値に変換するための電流−電圧変換回路と、電流−電圧変換回路で変換された電圧値と、パルス幅−電圧変換回路で変換された電圧値とを比較して、その結果を出力するための電圧比較回路とを含む。
［００１３］
好ましくは、処理装置は、発光素子の照射領域での空気中を浮遊する粒子の流速に関する情報の入力をさらに受け付ける。
［００１４］
好ましくは、処理装置は、発光素子の照射領域での空気中を浮遊する粒子の流速を所定速度に制御する制御処理をさらに実行する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
［００１５］
好ましくは、処理装置は、判定する処理において生物由来の粒子と判定された粒子の数をカウントし、カウント値を記憶装置に記憶させる。
［００１６］
より好ましくは、処理装置は、記憶された所定の検出時間内のカウント値と、空気中を浮遊する粒子の流速とに基づいて、生物由来の粒子の濃度、または生物由来以外の粒子の濃度を得る算出処理をさらに実行する。
［００１７］
好ましくは、処理装置は、予め設定した出力値以下の信号を除去するためのフィルタ回路を含んで、フィルタ回路を介して検出信号の入力を受け付ける。
［００１８］
好ましくは、検出装置は、所定速度で、前記発光素子の照射領域であって、かつ前記受光部の受光領域である領域内に、粒子を含む空気を導入するための導入機構をさらに備え、該所定速度は、検出信号のパルス幅が空気中を浮遊する粒子のサイズを反映し得る速度である。
［００１９］
より好ましくは、上記所定速度は、毎分０．０１リットルから毎分１０リットルの範囲内にある。
［００２０］
好ましくは、検出装置は、他の装置と情報を送受信するための通信装置をさらに備える。
［００２１］
好ましくは、受光部は、発光素子の照射方向に対する受光方向が０度である第１の受光素子と、前記発光素子の照射方向に対する受光方向が０度よりも大なる角度である第２の受光素子とを含み、処理装置は、判定する処理において、第２の受光素子からの検出信号を、第１の受光素子からの検出信号に対応する条件と比較する。
［００２２］
本発明の他の局面に従うと、検出方法は、受光量に応じた、受光素子からの検出信号を処理することで、空気中の微生物を検出する方法であって、発光素子からの照射光を所定速度で移動する空気中の粒子が散乱させたことによる散乱光を受光素子が受光し、その受光量に応じた検出信号を入力するステップと、検出信号のピーク値を、検出信号のパルス幅との対応関係に基づいて設定される境界値と比較するステップと、その比較の結果に基づいて空気中の粒子が生物由来の粒子であるか否かを判定するステップと、生物由来の粒子と判定された粒子
【国際調査報告】
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